اسید نیتریک چیست؟

اسید نیتریک که با نام جوهر شوره و یا تیزآب نیز شناخته می شود جزو گروه اسید های معدنی است. این نوع اسید خاصیت خورندگی بسیار بالایی دارد که در زبان لاتین از آن به عنوان “آب قوی” یاد می شود. فرمول شیمیایی آن HNO₃ است که در دمای ۶/۴۱- درجه ذوب و به مایعی بی رنگ تبدیل می شود ، اما بعد از تجزیه به اکسید های نیتروژن رنگ آن به زرد و گاها قرمز متمایل به قهوه ای تغییر میکند. این اسید معمولا با غلظت ۶۸% در دسترس می باشد. اگر غلظت آن به ۸۶% برسد به آن اسید نیتریک دودزا می گویند. هنگامی که غلظت آن بیشتر از ۸۶% شود به آن اسید نیتریک دود سفید می گویند. اما برای اشاره به اسید نیتریک با غلظت ۹۵% و بیشتر از اسم اسید نیتریک دود قرمز استفاده می شود.

در قرن ۱۶ میلادی از نیتریک اسید برای جدا سازی طلا از نقره استفاده می کردند. اما امروزه از آن در صنعت برای تولید کود های شیمیایی و مواد منفجره استفاده می شود. این ماده ی شیمیایی سمی است و در صورت برخورد با پوست منجر به سوختگی های شدید خواهد شد. نیتریک اسید در آب ، اکسیژن و نیتروژن دی اکسید حل می شود که حاصل این تجزیه ، محلولی زرد رنگ است که گاهی رنگ آن رو به قهوه ای تمایل دارد. این اسید قوی ، به یون های هیدرونیوم (H₃O+) و نیترات (NO₃−) یونیزه می شود که حاصل آن مایعی حلال در آب است. از واکنش های پرکاربرد نیتریک اسید می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• خنثی سازی آن با گاز آمونیاک که حاصلش نیترات آمونیم است و در صنعت کود سازی مورد استفاده قرار می گیرد
• نیتراته کردن گلیسیرین و تولوئن برای ساخت مواد منفجره ی نیتروگلیسیرین و تری نیتروتولوئن (TNT)
• نیتراته کردن سلولز از طریق در معرض گذاشتن سلولز در برابر نیتریک اسید و سولفوریک اسید که محصول این فرایند ماده ای قدرتمند تر از باروت و به شدت آتش زا به نام نیتروسلولز است
• اکسیده کردن فلزات از دیگر کاربرد های نیتریک اسید است
• فرمول شیمیایی اسید نیتریک شامل سه مولکول اکسیژن ، یک هیدروژن و یک نیتروژن است.

تولید اسید نیتریک

تولید و استفاده از نیتریک اسید بر شیمیدانان قدیم نیز پوشیده نبود. سالیان سال ̨ از یک فرایند آزمایشگاهی مشخص برای تولید این اسید استفاده می شد. این روش شامل حرارت دادن نیترات پتاسیم با سولفوریک اسید بود که توسط شیمیدان آلمانی یوهان رودلف گلوبر به دنیای شیمی معرفی شد. در سال ۱۷۷۶ شیمیدان فرانسوی آنتوان لاوازیه به وجود اکسیژن در فرمول آن پی برد. اما سال ۱۸۱۶ با همت ژوزف لویی گی لوساک و همکارش کلود لویی برتوله بود که فرمول اصلی آن برای شیمی دانان آشکار شد.

اسید نیتریک در اغلب مواقع از کاتالیزه شدن فرایند اکسایش آمونیاک به دست می آید. در روشی که در سال ۱۹۰۱ توسط شیمیدان آلمانی ویلهلم اوستوالد عرضه شد گاز آمونیاک از طریق اکسایش به اکسید نیتریک و نیتروژن دی اکسید تبدیل می شود. از هوا یا اکسیژن برای انجام این فرایند و از تور پلاتینیوم به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. بعد از اتمام واکنش نیتروژن دی اکسید در آب حل می شود که حاصل آن اسید نیتریک است. غلظت این اسید حلال در آب بین ۵۰ تا ۷۰ درصد است که به کمک اسید سولفوریک می توانند آن را از آب جدا کنند.

اسید نیتریک در طبیعت

این اسید در طبیعت در مقادیر بسیار جزئی یافت می شود. برای مثال فوران آتش فشان ها و یا طوفان های شدید ممکن است باعث به وجود آوردن محیطی با دمای بالا شوند که مناسب تشکیل نیتروژن دی اکسید است. بعد از به وجود آمدن نیتروژن دی اکسید و ترکیب آن با آب نیتریک اسید تولید می شود. اسید نیتریک یا به صورت باران به زمین بر میگردد و یا به خاطر مقدار کمی در اتمسفر زمین حل می شود. نیتریک اسید سپس با آمونیاک داخل جو واکنش نشان میدهد که حاصل این واکنش نیترات آمونیم است. اسید نیتریک را نمی توان در بافت های گیاهی یا بدن موجودات زنده یافت ، دلیل این قضیه واکنش پذیری بالای این اسید است.

اما پسماند های صنعتی و گاز های تولید شده از سوزاندن سوخت های فسیلی که حاوی مقادیر بالایی از نیتروژن دی اکسید هستند ممکن است که با اکسیژن در جو زمین واکنش نشان دهند و از طریق باد به سطوح بالاتر اتمسفر منتقل شوند و سپس با ذرات آب در هوا ترکیب شوند. حاصل این واکنش اسید نیتریک است که با درصد بالا به صورت باران ، برف ، مه ، تگرگ ، و یا گرد و غبار اسیدی به زمین برمیگردد.

نیتروژن دی اکسید حاصل سوزاندن سوخت های فسیلی با اکسیژن جو مخلوط شده و با آب در جو ترکیب می شود و به شکل باران اسیدی به زمین برمی گردد.

کاربرد های اسید نیتریک

اسید نیتریک در صنعت کاربرد های مختلفی دارد از ساخت کود گرفته تا مواد منفجره و پلاستیک. این اسید به دلیل خاصیت واکنش پذیری بالا در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر دلایلی که اسید نیتریک کاربرد بالایی دارد این است که به اکسیده شدن مواد کمک می کند. به علاوه از این اسید به عنوان بلوکی برای تولید بسیاری از ترکیبات شیمیایی دیگر استفاده می شود. در ادامه به بررسی تعدادی از کاربرد های این اسید میپردازیم.

کود های شیمیایی

یکی از اصلی ترین مصارف اسید نیتریک ساخت کود های شیمیایی است. زمانیکه این اسید با آمونیاک ترکیب شود حاصلش نیترات آمونیم است که یکی از کود های بسیار پرکاربرد در کشاورزی است. این نوع از کود دارای هر دو منبع ازت یعنی نیترات و آمونیوم است. از خوبی های این کود می توان به پایداری بالای آن اشاره کرد که از ورود آمونیاک و نیترات به اتمسفر جلوگیری می کند. از دیگر مزایای این کود می توان به قدرت جذب بالای آن ، ضایعات بسیار کم ، اسیدی نکردن خاک ، و سطح شوری پایین آن اشاره کرد. نوعی دیگر از کود هایی که به کمک اسید نیتریک تولید می شود کلسیم نیترات است.

مصارف آزمایشگاهی

آزمایشگاه های شیمی و دیگر لابراتوار ها از دیگر متقاضیان این اسید هستند. اکثرا برای آزمایش کلرید به کار می رود. پزشکان از آن برای از بین بردن زگیل و زائده های گوشتی دیگر نیز استفاده می کنند. همچنین برای ردیابی و کشف مواد مخدری مثل مورفین هروئین و LSD از این اسید بهره میبرند.

ساخت مواد منفجره

به خاطر طبیعت اسید نیتریک که واکنش پذیری بالا و خاصیت اکسیده کننده دارد ، صنعتگران در ساخت مواد منفجره از آن استفاده می کنند. با نیتراته کردن بسیاری از مواد آلی و ترکیب آنها با اسید نیتریک به بسیاری از معروف ترین مواد منفجره همچون TNT و نیتروگلیسیرین دست یافته اند. به همین خاطر̨ ارتش ها و سازمان های دفاعی کشور های مختلف یکی از متقاضیان اصلی بازار اسید نیتریک هستند. از انفجار های معروفی که مواد منفجره ی آن نیترات آمونیوم بود می توان به انفجار بیروت در سال ۲۰۲۰ اشاره کرد که منجر به مرگ ۲۱۸ غیر نظامی ، زخمی شدن ۷۰۰۰ تن و بی خانمان شدن ۳۰۰۰۰۰ نفر شد.

تمیز کاری و حکاکی

خاصیت خورندگی این اسید مزایای دیگری نیز دارد. برای مثال از آن برای قلم زنی و حکاکی بر روی فلزات استفاده می شود. از دیگر مصارف آن برق انداختن فلزات و قطعات لوازم الکترونیکی است.

صنعت چوب

از اسید نیتریک با غلظت ۱۰ درصد برای کهنه نشان دادن چوب درختانی مانند کاج و افرا استفاده می شود تا محصول زیبا تر جلوه کند.

سوخت موشک

اسید نیتریک در موارد متعددی در نقش عامل اکسنده برای موشک هایی با سوخت مایع ظاهر می شود. این ترکیبات اغلب حاوی اسید نیتریک دود کننده ی قرمز و سفید با سولفوریک اسید است.

ساخت و تولید پلاستیک

از نیتریک اسید در صنعت پلاستیک سازی و تولید نایلون استفاده می شود. از این اسید به عنوان واسطه ای برای تولید هگزانوئیک اسید یا آدیپیک اسید بهره میبرند که در ساخت گروهی از پلیمر ها کاربرد دارد.

سایر کاربردهای اسید نیتریک

اسید نیتریک قطعا کاربرد های دیگری در جنبه های مختلف زندگی بشر دارد. برای مثال از این اسید برای ساخت چسب های مخصوص برای بسته بندی های مواد خوراکی ، خالص سازی و جداسازی فلز های قیمتی مانند طلا و نقره و پلاتینیوم ، ساخت رنگ های صنعتی و جلا دهی مبلمان و وسایل منزل استفاده می کنند.

خطرات استفاده از نیتریک اسید

همانطور که پیش از این اشاره شد این اسید خاصیت خورندگی بسیار بالایی دارد. در صورت برخورد آن با پوست بدن شاهد سوختگی های شدید و از بین رفتن پوست و گوشت خواهیم بود. این اسید به این خاطر با بافت های زیستی واکنش نشان میدهد که در آب محلول است و می دانیم که پروتئین و چربی را هم می تواند به خاطر این خاصیت تجزیه کند. زخم های ناشی از برخورد مستقیم با این اسید زرد رنگ هستند. هر چند که تماس با آن منجر به سوختگی های شدید می شود اما بر روی اعصاب بدن تاثیر مستقیم نمی گذارد و سرطانزا نیست.

نکات ایمنی

هنگام کار با اسید نیتریک حتما از عینک ایمنی ، شیلد برای پوشاندن صورت و دستکش های مخصوص ، از تهویه ی مناسب و یا پنکه استفاده کنید زیرا این اسید به سرعت با اکسیژن داخل هوای محیط واکنش نشان می دهد و باعث تولید گاز های سمی می شود. در صورت تنفس این گاز سریعا به فضای باز بروید و نفس عمیق بکشید و به نزدیک ترین مرکز درمانی مراجعه نمایید.

اگر این اسید با چشم شما برخورد کرد ، قبل از مراجعه به بیمارستان حداقل ۱۵ دقیقه چشم خود را با آب شستشو دهید تا از آسیب بیشتر جلوگیری شود. در صورت برخورد این اسید با پوست بدن سریعا لباس های خود را در آورده و محل آسیب دیده را به مدت ۱۵ دقیقه با آب و صابون بشویید و به بیمارستان مراجعه کنید. اگر به هر دلیلی مقداری از این ماده ی شیمیایی خورده شد ، از بالا آوردن به شدت بپرهیزید و در عوض شیر یا آب بخورید و به مراکز درمانی برای مراقبت های پزشکی مراجعه نمایید.